通常，LM35溫度傳感器與微控制器一起使用以測量溫度，因為它便宜且易于獲得。但是 LM35 給出了模擬值，我們需要使用 ADC（模數轉換器）將它們轉換為數字值。但今天我們使用DS18B20溫度傳感器，不需要ADC轉換即可獲得溫度。在這里，我們將使用帶有DS18B20的PIC微控制器來測量溫度。

因此，在這里，我們使用微芯片的PIC16F877A微控制器單元構建具有以下規格的溫度計。

它將顯示從 -55 度到 +125 度的全溫度范圍。

僅當溫度變化 + / - .2 度時，它才會顯示溫度。

所需組件：-

Pic16F877A – PDIP40 封裝

面包板

皮基特-3

5V 適配器

液晶顯示器 JHD162A

DS18b20 溫度傳感器

用于連接外圍設備的電線。

4.7k 電阻器 – 2 個

10k鍋

20mHz 晶體

2 個 33pF 陶瓷電容器

DS18B20溫度傳感器：

DS18B20是一款出色的傳感器，可準確檢測溫度。該傳感器提供 9 位至 12 位的溫度檢測分辨率。該傳感器僅與一根導線通信，不需要任何ADC即可獲取模擬溫度并將其轉換為數字溫度。

傳感器的規格是：-

測量溫度范圍為 -55°C 至 +125°C（-67°F 至 +257°F）

-10°C 至 +85°C 范圍內精度為 ±0.5°C

可編程分辨率從 9 位到 12 位

無需外部組件

傳感器采用1-Wire?接口

如果我們查看數據表中的上述引腳排列圖像，我們可以看到傳感器看起來與 BC547 或 BC557 封裝 TO-92 完全相同。第一個引腳是接地，第二個引腳是DQ或數據，第三個引腳是VCC。

以下是數據表中的電氣規格，這是我們設計所需的。傳感器的額定電源電壓為+3.0V至+5.5V。它還需要上拉電源電壓，該電壓與上述電源電壓相同。

此外，對于 -10 攝氏度到 +10 攝氏度的范圍，精度裕度為 +-0.5 攝氏度，全范圍裕度的精度會發生變化，對于 -55 度到 +125 度范圍，精度裕度為 +-2 度。

如果我們再次查看數據表，我們將看到傳感器的連接規格。我們可以在需要兩根電線（DATA 和 GND）的寄生電源模式下連接傳感器，或者可以使用外部電源連接傳感器，其中需要三根單獨的電線。我們將使用第二種配置。

由于我們現在熟悉傳感器和連接相關區域的額定功率，我們現在可以專注于制作原理圖。

電路圖：-

如果我們看到電路圖，我們將看到：-

16x2字符LCD通過PIC16F877A微控制器連接，其中RB0，RB1，RB2連接到LCD引腳RS，R/W和E。RB4、RB5、RB6 和 RB7 通過 LCD 的 4 針 D4、D5、D6、D7 連接。液晶屏以4位模式或半字節模式連接。

一個 20MHz 晶體振蕩器和兩個 33pF 陶瓷電容器連接在 OSC1 和 OSC2 引腳上。它將為微控制器提供恒定的20Mhz時鐘頻率。

DS18B20也按照引腳配置連接，如前所述，采用4.7k上拉電阻連接。我已經在面包板上連接了所有這些。

如果您不熟悉 PIC 微控制器，請按照我們的 PIC 微控制器教程進行操作，說明 PIC 微控制器入門。

步驟或代碼流：-

設置微控制器的配置，包括振蕩器配置。

設置LCD的所需端口，包括TRIS寄存器。

使用ds18b20傳感器的每個周期都以復位開始，因此我們將復位ds18b20并等待存在脈沖。

編寫暫存器并將傳感器的分辨率設置為 12 位。

跳過ROM讀取，然后跳過復位脈沖。

提交轉換溫度命令。

從暫存器讀取溫度。

檢查溫度值是負值還是正值。

在 16x2 LCD 上打印溫度。

等待溫度變化 +/-.20 攝氏度。

代碼說明：

本教程末尾提供了此數字溫度計的完整代碼，并附有演示視頻。您將需要一些頭文件來運行該程序，可以從此處下載。

首先，我們需要在 pic 微控制器中設置配置位，然后從 void main 函數開始。

然后下面四行用于包括庫頭文件，lcd.h和ds18b20.h。 xc.h 用于微控制器頭文件。

#include
#include
#include "supporting c files/ds18b20.h"
#include "supporting c files/lcd.h"
這些定義用于向溫度傳感器發送命令。這些命令列在傳感器的數據表中。

#define skip_rom 0xCC
#define convert_temp 0x44
#define write_scratchpad 0x4E
#define resolution_12bit 0x7F
#define read_scratchpad 0xBE

傳感器數據表中的表 3 顯示了使用宏發送相應命令的所有命令。

僅當溫度變化 +/- .20 度時，溫度才會顯示在屏幕上。我們可以從這個temp_gap宏觀上改變這個溫差。通過更改此宏中的值，規范將更改。

另外兩個浮點變量用于存儲顯示的溫度數據，并用溫差區分它們

#define temp_gap 20
float pre_val=0, aft_val=0;
.

在void main（）函數中，lcd_init（）;是一個初始化LCD的函數。此 lcd_init（） 函數是從 lcd.h 庫中調用的。

TRIS 寄存器用于選擇 I/O 引腳作為輸入或輸出。兩個無符號短變量 TempL 和 TempH 用于存儲來自溫度傳感器的 12 位分辨率數據。

void main(void) {
TRISD = 0xFF;
TRISA = 0x00;
TRISB = 0x00;
//TRISDbits_t.TRISD6 = 1;
unsigned short TempL, TempH;
unsigned int t, t2;
float difference1=0, difference2=0;
lcd_init();
讓我們看看 while 循環，這里我們將 while（1） 循環分解成小塊。

這些線用于檢測溫度傳感器是否連接。

while(ow_reset()){
lcd_com(0x80);
lcd_puts ("Please Connect ");
lcd_com (0xC0);
lcd_puts("Temp-Sense Probe");
}
通過使用這段代碼，我們初始化傳感器并發送命令來轉換溫度。

lcd_puts (" ");
ow_reset();
write_byte(write_scratchpad);
write_byte(0);
write_byte(0);
write_byte(resolution_12bit); // 12bit resolution
ow_reset();
write_byte(skip_rom);
write_byte(convert_temp);
此代碼用于將 12 位溫度數據存儲在兩個無符號短變量中。

while (read_byte()==0xff);
__delay_ms(500);
ow_reset();
write_byte(skip_rom);
write_byte(read_scratchpad);
TempL = read_byte();
TempH = read_byte();
然后，如果您檢查下面的完整代碼，我們將創建if-else條件來找出溫度符號是正數還是負數。

通過使用 If 語句代碼，我們操作數據并查看溫度是否為負，并確定溫度變化是否在 +/- .20 度范圍內。在其他地方，我們檢查溫度是否為正和溫度變化檢測。

從DS18B20溫度傳感器獲取數據：

讓我們看看1-Wire?接口的時差。我們正在使用20Mhz晶體。如果我們查看 ds18b20.c 文件，我們會看到

#define _XTAL_FREQ 20000000

此定義用于 XC8 編譯器延遲例程。20Mhz設置為晶體頻率。

我們制作了五個功能

ow_reset

read_bit

read_byte

write_bit

write_byte

1-Wire協議需要嚴格的時序相關插槽進行通信。在數據表中，我們將獲得完美的時隙相關信息。?

在下面的函數中，我們創建了確切的時間段。為保持和釋放創建確切的延遲并控制相應傳感器端口的TRIS位非常重要。

unsigned char ow_reset(void)
{
DQ_TRIS = 0; // Tris = 0 (output)
DQ = 0; // set pin# to low (0)
__delay_us(480); // 1 wire require time delay
DQ_TRIS = 1; // Tris = 1 (input)
__delay_us(60); // 1 wire require time delay

if (DQ == 0) // if there is a presence pluse
{
__delay_us(480);
return 0; // return 0 ( 1-wire is presence)
}
else
{
__delay_us(480);
return 1; // return 1 ( 1-wire is NOT presence)
}
} // 0=presence, 1 = no part

現在，根據以下讀取和寫入中使用的時隙描述，我們分別創建了讀取和寫入函數。

unsigned char read_bit(void)
{
unsigned char i;
DQ_TRIS = 1;
DQ = 0; // pull DQ low to start timeslot
DQ_TRIS = 1;
DQ = 1; // then return high
for (i=0; i<3; i++); // delay 15us from start of timeslot
return(DQ); // return value of DQ line
}

void write_bit(char bitval)
{
DQ_TRIS = 0;
DQ = 0; // pull DQ low to start timeslot
if(bitval==1) DQ =1; // return DQ high if write 1
__delay_us(5); // hold value for remainder of timeslot
DQ_TRIS = 1;
DQ = 1;
}// Delay provides 16us per loop, plus 24us. Therefore delay(5) = 104us

這就是我們如何利用DS18B20傳感器通過PIC微控制器獲得溫度。

/*

* File: main.c

* Author: Sourav Gupta

*

* Created on 11 April 2018, 17:57

*/



/*

* Configuration Related settings. Specific for microcontroller unit.

*/

#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)

#pragma config PWRTE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3/PGM pin has PGM function; low-voltage programming enabled)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)

#define _XTAL_FREQ 20000000

/*

* System Header files inclusions

*/



#include

#include

#include "supporting c files/ds18b20.h"

#include "supporting c files/lcd.h"



/*

* Ds18b20 related definition

*/



#define skip_rom 0xCC

#define convert_temp 0x44

#define write_scratchpad 0x4E

#define resolution_12bit 0x7F

#define read_scratchpad 0xBE



/*

* User interface related definitions

*/



#define temp_gap 20



float pre_val=0, aft_val=0;



/*

* Program flow related functions

*/



void sw_delayms(unsigned int d);



/* Main function / single Thread*/

void main(void) {

TRISD = 0xFF;

TRISA = 0x00;

TRISB = 0x00;

//TRISDbits_t.TRISD6 = 1;

unsigned short TempL, TempH;

unsigned int t, t2;

float difference1=0, difference2=0;

lcd_init();

while(1){

float i=0;

/* This is for presence detection of temp-sensing probe*/

while(ow_reset()){

lcd_com(0x80);

lcd_puts ("Please Connect ");

lcd_com (0xC0);

lcd_puts("Temp-Sense Probe");

}

/*------------------------------------------------------*/



lcd_puts (" ");

ow_reset();

write_byte(write_scratchpad);

write_byte(0);

write_byte(0);

write_byte(resolution_12bit); // 12bit resolution

ow_reset();

write_byte(skip_rom);

write_byte(convert_temp);



while (read_byte()==0xff);

__delay_ms(500);

ow_reset();



write_byte(skip_rom);

write_byte(read_scratchpad);



TempL = read_byte();

TempH = read_byte();



/*This is for Negative temperature*/



/*If result (TempH [Bitwise and] 1000 0000) = not 0

*then this condition get true.

case1. -0.5 degree value = 1111 1111. [1111 1111 & 1000 0000 = 1000 0000 which is not 0.]

case2. -55 degree value = 1111 1100. [1111 1100 & 1000 0000 = 1000 0000 which is not 0]

0x80 = 1000 0000

Test Case -10.125 output 1111 1111 0101 1110*/



if((TempH & 0x80)!=0){ // If condition will execute as TempH = 1111 1111 & 1000 0000 = 1000 0000.

t=TempH;// Store tempH value in t = 1111 1111 .

t<<=8;//after bitwise left shift 8 times value in t will be 1111 1111 0000 0000. ??

t=t|TempL;// t = 1111 1111 0000 0000 | 0101 1110 [ result t = 1111 1111 0101 1110]

t=t-1;//t = t-1 in this case t = 1111 1111 0101 1101.

t=~t;// t = 0000 0000 1010 0010.

t>>=4;// t = 0000 0000 0000 1010.

t=t*100;// t = 10 * 100 = 1000.

t2=TempL; //Store tempL value = 0101 1110.

t2=t2-1;// t2= 0101 1101

t2=~t2;//t2 = 1010 0010

t2=t2&0x0f;// t2 = 1010 0010 | 0000 1111 = 0000 0010

t2=t2 * 6.25; // 0000 00010 = 2 x 6.25 = 12.50

i=((unsigned int)t ) + (unsigned int)t2; //put both value in one variable 1000 + 12.5 = 1012.5



/*This if-else condition done because LCD would not refresh till temperature change -.20 or +.20 degree*/



pre_val=aft_val;



difference1 = pre_val - i;

difference2 = i - pre_val;



if(difference1 > temp_gap || difference2 > temp_gap){

aft_val = i;

lcd_com (0x80);

lcd_puts ("Circuit Digest");

lcd_com (0xc0);

lcd_puts("-");

lcd_bcd (5,aft_val);

lcd_data(223);

lcd_puts("C ");

}

else{

lcd_com (0x80);

lcd_puts ("Circuit Digest");

lcd_com (0xc0);

lcd_puts("-");

lcd_bcd (5,pre_val);

lcd_data(223);

lcd_puts("C ");





}

}

/*This is for positive Temperature*/

else {

i=((unsigned int)TempH << 8 ) + (unsigned int)TempL; //put both value in one variable?

i = i * 6.25; //calculations used from the table provided in the data sheet of ds18b20



/*This if-else condition done because LCD would not refresh till temperature change -.20 or +.20 degree*/

pre_val=aft_val;



difference1 = pre_val - i;

difference2 = i - pre_val;



if(difference1 > temp_gap || difference2 > temp_gap){

aft_val = i;

lcd_com (0x80);

lcd_puts ("Circuit Digest");

lcd_com (0xc0);

lcd_bcd (5,aft_val);

lcd_data(223);

lcd_puts("C ");



}

else{

lcd_com (0x80);

lcd_puts ("Circuit Digest");

lcd_com (0xc0);

lcd_bcd (5,pre_val);

lcd_data(223);

lcd_puts("C ");

}

}

}

return;

}



void sw_delayms(unsigned int d){

int x, y;

for(x=0;x

for(y=0;y<=1275;y++);?

}